5791714 多重化センサアレイ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5791714

(24)【登録日】2015年8月14日

(45)【発行日】2015年10月7日

(54)【発明の名称】多重化センサアレイ

(51)【国際特許分類】

   H04N 5/33 20060101AFI20150917BHJP

   H04N 5/374 20110101ALI20150917BHJP

   H04N 5/378 20110101ALI20150917BHJP

   H01L 27/146 20060101ALI20150917BHJP

   G08C 15/02 20060101ALI20150917BHJP

【ＦＩ】

   H04N5/33

   H04N5/335 740

   H04N5/335 780

   H01L27/14 A

   G08C15/02

【請求項の数】17

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2013-516923(P2013-516923)

(86)(22)【出願日】2011年5月19日

(65)【公表番号】特表2013-535162(P2013-535162A)

(43)【公表日】2013年9月9日

(86)【国際出願番号】CA2011000589

(87)【国際公開番号】WO2012000079

(87)【国際公開日】20120105

【審査請求日】2014年2月25日

(31)【優先権主張番号】12/826,449

(32)【優先日】2010年6月29日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】513087297

【氏名又は名称】エクセリタス テクノロジーズ シンガポール プライヴェート リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(72)【発明者】

【氏名】フッド，シェルドン，ジェームス

【審査官】 松永 隆志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−００４６３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０９３３５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１６５１３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０２９８９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０９８２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第６０６７１１３（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｎ ５／３３

Ｇ０８Ｃ １５／０２

Ｈ０１Ｌ ２７／１４６

Ｈ０４Ｎ ５／３７４

Ｈ０４Ｎ ５／３７８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気的に直列接続または並列接続された複数のセンサであって、前記複数のセンサのそれぞれは個々の電気信号を生成するように動作可能である、複数のセンサと、
多重化方式を生成するように動作可能な多重化方式生成器と、
前記多重化方式生成器に接続され、複数のサンプルのそれぞれについて、前記多重化方式に基づいて前記複数のセンサのそれぞれの極性を選択的に反転させるように動作可能な変調システムと、
前記電気的に接続された複数のセンサの複数の出力信号を逐次的に読み出すように動作可能な読出し装置であって、読み出されるサンプルの数はセンサの数以上であり、前記複数のセンサの１つまたは複数の電気信号が、前記極性を選択的に反転させる前記多重化方式に基づいて多重化された電気信号として読み出される、読出し装置と、
前記多重化された電気信号を受け取り、前記多重化方式に基づいて、前記複数のセンサのそれぞれの個々の電気信号を求めるように動作可能な多重分離器と
を含み、
前記複数のセンサが複数の行および複数の列に配置され、前記多重化システムが、
行の中の前記センサの前記極性を反転させる行手段と、
列の中の前記センサの前記極性を反転させる列手段と、
前記複数のセンサのそれぞれで、関連する前記行手段および列手段の１つしか極性を反転させないとき、前記センサの前記極性を反転させる手段とを含む、センサアレイ。

【請求項2】

前記センサアレイが、２^ｎ＋１個以下のセンサをさらに含み、ｎは任意の正の整数であり、前記多重化方式生成器が、各レベルにおける少なくとも１つの２センサ、２変調多重化方式に基づいて多重化方式を生成し、各２センサ、２変調多重化方式は、前記２変調の一方のセンサについて異極性を含み、前記２変調の他方のセンサの同極性を含む、請求項１に記載のセンサアレイ。

【請求項3】

前記センサアレイは、２^ｎ＜ｍ＜２^ｎ＋１が成立するｍ個のセンサをさらに含み、
前記多重化方式が、前記２^ｎ＋１センサの前記多重化方式にさらに基づく、
請求項２に記載のセンサアレイ。

【請求項4】

前記多重分離器が、高速フーリエ変換を実施するようにさらに動作可能である、請求項１に記載のセンサアレイ。

【請求項5】

前記複数のセンサには、複数の熱電対列がさらに含まれる、請求項１に記載のセンサアレイ。

【請求項6】

前記センサアレイが、２^ｎ＋１個以下のセンサをさらに含み、ｎは任意の正の整数であり、
前記多重化方式生成器が、
ｎ次を含むｎビットの２進コードで各センサを表すステップと、
各センサの前記ｎビットの２進コードの次数ごとに、その次数における前記ビットに基づいて変調シーケンスを生成するステップと、
センサごとに、そのセンサの前記ｎビットの２進コードの各次数の前記変調シーケンスを掛けるステップと
を含む方法に基づいて多重化方式を生成する、
請求項１に記載のセンサアレイ。

【請求項7】

前記多重分離器が、加算または減算を含む、（ｎ＋１）ｘｌｏｇ２（ｎ＋１）計算を実行し、その結果を（ｎ＋１）で割ることにより、各センサの前記電気信号を求めるようにさらに動作可能である、請求項６に記載のセンサアレイ。

【請求項8】

前記センサアレイは、２^ｎ＜ｍ＜２^ｎ＋１が成立するｍ個のセンサをさらに含み、
前記多重化方式が、前記２^ｎ＋１センサの前記多重化方式にさらに基づく、
請求項６に記載のセンサアレイ。

【請求項9】

前記行手段は、前記複数の行のそれぞれのための行クロックであって、行の中の前記センサの前記極性を反転させるように動作可能である、行クロックを含み、
前記列手段は、前記複数の列のそれぞれのための列クロックであって、列の中の前記センサの前記極性を反転させるように動作可能である、列クロックを含み、
前記極性を反転させる手段は、関連する前記行クロックおよび列クロックの１つしか極性を反転させないとき、前記センサの前記極性を反転させるように動作可能な、前記複数のセンサのそれぞれにおけるＸＯＲゲートを含む、請求項１に記載のセンサアレイ。

【請求項10】

前記センサアレイが、２２ｎ個のセンサをさらに含み、ｎは任意の正の整数であり、前記多重化方式生成器が、列クロック多重化方式内に行クロック多重化方式をオーバレイすることにより多重化方式を生成し、前記行クロック多重化方式および前記列クロック多重化方式のそれぞれが、各レベルにおける少なくとも１つの２センサ、２変調多重化方式に基づき、各２センサ、２変調多重化方式は、前記２変調の一方のセンサについて異極性を含み、前記２変調の他方のセンサについて同極性を含む、請求項９に記載のセンサアレイ。

【請求項11】

前記多重分離器が、高速フーリエ変換を実施するようにさらに動作可能である、請求項９に記載のセンサアレイ。

【請求項12】

センサアレイ内の複数のセンサのそれぞれの個々の電気信号を求める方法であって、前記複数のセンサは電気的に直列接続または並列接続される、方法であり、
多重化方式を生成するステップと、
前記複数のセンサを多重化するステップであって、複数のサンプルのそれぞれについて、前記多重化方式に基づいて各センサの極性を選択的に反転させるステップを含む、多重化するステップと、
前記複数の多重化センサの前記複数のサンプルを測定するステップであって、前記サンプルの数は少なくとも前記センサの数であり、前記複数のセンサの１つまたは複数の電気信号が、前記極性を選択的に反転させる前記多重化方式に基づいて多重化された電気信号として読み出される、測定するステップと、
前記複数のサンプルを多重分離するステップであって、前記多重化された電気信号を受け取り、前記多重化方式に基づいて、前記複数の信号のそれぞれの個々の電気信号を求めるステップを含む、多重分離するステップと
を含み、
前記複数のセンサを複数の行および複数の列に配置し、
行の中の前記センサの前記極性を反転させるように動作可能である、行手段を与え、
列の中の前記センサの前記極性を反転させるように動作可能である、列手段を与え、
前記複数のセンサのそれぞれで、関連する前記行手段および列手段の１つしか極性を反転させないとき、前記センサの前記極性を反転させる手段とを与える、方法。

【請求項13】

前記センサアレイが、２^ｎ＋１個のセンサをさらに含み、ｎは任意の正の整数であり、前記複数のセンサを多重化する前記ステップが、各レベルにおける少なくとも１つの２センサ、２変調多重化方式に基づいて多重化方式を生成するステップをさらに含み、各２センサ、２変調多重化方式は、前記２変調の一方のセンサについて異極性を含み、前記２変調の他方のセンサについて同極性を含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記複数のセンサには、複数の熱電対列がさらに含まれる、請求項１２に記載の方法。

【請求項15】

前記行手段は、前記複数の行のそれぞれに行クロックを含み、
前記列手段は、前記複数の列のそれぞれに列クロックを含み、
前記極性を判定させる手段は、前記複数のセンサのそれぞれでＸＯＲゲートを含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項16】

前記センサアレイが、２^ｎ＋１個のセンサをさらに含み、ｎは任意の正の整数であり、前記多重化方式生成器が、各レベルにおける少なくとも１つの２センサ、２変調多重化方式に基づいて多重化方式を生成し、各２センサ、２変調多重化方式は、前記２変調の一方のセンサについて異極性を含み、前記２変調の他方のセンサについて同極性を含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記複数のサンプルを多重分離する前記ステップが、前記多重化方式および前記複数のサンプルに対して高速フーリエ変換を実施するステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

分野：
本願は、一般にセンサアレイに関し、より詳細には、大規模なセンサアレイ内の個々のセンサの電気信号を求めるための方法およびシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

関連技術：
電気センサは、温度や電磁放射など、サンプル空間の物理特性を電気信号に変換するために広く使用されている。サンプル空間の多重測定が必要な場合、センサアレイ内で複数のセンサが使用される。しかし、各センサへのコンジットや電気接続など、ルーティングに付随するハードウェアがアレイの空間密度を低減するので、個々のセンサの信号を測定することは実用的でない。したがって、アレイ領域内のコンジット数または接続数の低減を達成するために、センサ出力の測定は一般に、個々のセンサの電気信号を多重化し、個々のセンサの信号を求めるためにその多重化信号を多重分離することによって達成される。

【0003】

時分割多重化（「ＴＤＭ」）は、典型的な多重化方法である。ＴＤＭでは、サンプル期間、すなわち「フレーム」を複数のタイムスロットに分割し、単一のセンサの電気信号に各タイムスロットを割り当てる。Ｎ個のセンサを有するセンサアレイでは、フレームをＮ個のタイムスロットに分割し、第１のセンサの電気信号を第１のタイムスロット内で伝送し、第２のセンサの電気信号を第２のタイムスロット内で伝送し、その後も同様に続く。しかし、アレイ内のセンサの数が増えるにつれ、ＴＤＭにおいて、各センサの概して弱い電気信号を平均するのに時間がかかるようになる。したがってＴＤＭを使用する場合、アレイ内のセンサの数が増えるにつれ、雑音帯域幅が増大するので、明白な(apparent)検出雑音レベルが増大する。結果として、雑音レベルの平均化時間とアレイのサイズとの間の相関関係がセンサの数を事実上限定するので、比較的弱いまたは雑音の多い電気信号を伴うセンサを使用する、大規模なセンサアレイにとってＴＤＭは実用的でない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

弱い電気信号を伴うセンサについて高分解能を達成し、かつ／または大きなサンプル空間に対応するために、アレイのサイズが大きくなるとき出力雑音レベルが大きくならないセンサアレイおよび多重化技法が必要とされる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本願では、改善された多重化センサアレイを開示する。さらに、センサアレイ内の個々のセンサの電気信号を求めるための改善された方法を開示する。この多重化技法は、アレイのサイズが大きくなるとき出力雑音レベルが実質的に大きくならないセンサ読出しを可能にする。

【0006】

概要
本願の一態様によれば、周波数多重化センサアレイが開示され、このセンサアレイは、電気的に接続された複数のセンサと、多重化方式またはパターンを生成するように動作可能な多重化方式生成器と、多重化方式生成器に接続され、複数のサンプルのそれぞれについて、多重化方式またはパターンに基づいて複数のセンサのそれぞれの極性を選択的に反転させるように動作可能な変調システムと、電気的に接続された複数のセンサの複数の出力信号を逐次的に読み出すように動作可能な読出し装置と、複数のセンサのそれぞれの個々の電気信号を求めるように動作可能な多重分離器とを含む。

【0007】

本願の別の態様によれば、センサアレイ内の、電気的に接続された複数のセンサのそれぞれの個々の電気信号を求めるための方法が開示される。この方法は、多重化方式またはパターンを生成するステップと、その多重化方式またはパターンに基づいて各センサの極性を選択的に反転させることにより、複数のセンサを多重化するステップと、多重化した複数のセンサの複数のサンプルを測定するステップと、その複数のサンプルを多重分離するステップとを含む。

【0008】

図面の簡単な説明
本願は、以下の説明を添付図面と併せて参照することで最もよく理解することができ、これらの添付図面では同様の部分を似た数字で参照する場合がある。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本願による周波数多重化センサアレイ１００のブロック図を示す。

【図2】本願による変調システム２００を示す。

【図3】本願による変調システム３００を示す。

【図4A】本願による、２個のセンサおよび２つの変調を含むセンサアレイ用の例示的多重化方式を示す。

【図4B】本願による、２個のセンサおよび２つの変調を含むセンサアレイ用の例示的多重化方式を示す。

【図4C】本願による、２個のセンサおよび２つの変調を含むセンサアレイ用の例示的多重化方式を示す。

【図4D】本願による、２個のセンサおよび２つの変調を含むセンサアレイ用の例示的多重化方式を示す。

【図4E】本願による、２個のセンサおよび２つの変調を含むセンサアレイ用の例示的多重化方式を示す。

【図4F】本願による、２個のセンサおよび２つの変調を含むセンサアレイ用の例示的多重化方式を示す。

【図4G】本願による、２個のセンサおよび２つの変調を含むセンサアレイ用の例示的多重化方式を示す。

【図4H】本願による、２個のセンサおよび２つの変調を含むセンサアレイ用の例示的多重化方式を示す。

【図5A】本願による、４個のセンサを含むセンサアレイ用の例示的多重化方式を示す。

【図5B】本願による、４個のセンサを含むセンサアレイ用の例示的多重化方式を示す。

【図5C】本願による、８個のセンサを含むセンサアレイ用の例示的多重化方式を示す。

【図5D】本願による、１６個のセンサを含むセンサアレイ用の例示的多重化方式を示す。

【図5E】本願による、６個のセンサを含むセンサアレイ用の例示的多重化方式を示す。

【図5F】本願による、１６個のセンサを含むセンサアレイ用の例示的多重化方式を示す。

【図6】本願による、８センサアレイ用の例示的多重分離アルゴリズム６００を示す。

【図7】本願による、多重化方式を実装するためのロジック７００を示す。

【図8】本願の例示的実施形態による、周波数多重化センサアレイ８００の回路を示す。

【図9】本願の例示的実施形態による、電気的に接続された、センサアレイ内の複数のセンサのそれぞれの電気信号を求めるプロセス９００のブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

詳細な説明
以下の説明では、数多くの具体的な構成、パラメータ等を記載する。ただし、かかる説明は本願の範囲に対する限定であることは意図せず、むしろ例示的実施形態の説明として示すことを理解すべきである。

【0011】

本願によれば、アレイ内の各センサの極性を選択的に反転させることによりセンサアレイを多重化し、複数の電気的測定値、すなわち結合したセンサの電気信号の「サンプル」が得られる。多重化方式は、１組のサンプルを多重分離して各センサの電気信号をもたらすことができるように、各センサの極性を変える。各サンプルはフレームにわたって分散され、帯域幅をフレームレートの程度にまで制御することにより、合計雑音レベルを制限する。このようにして、本願のセンサアレイの雑音レベルをアレイのサイズと無関係にし、より優れたダイナミックレンジを有する、より大規模なセンサアレイを可能にすることができる。

【0012】

図１は、本願による周波数多重化センサアレイ１００のブロック図を示す。周波数多重化センサアレイ１００は、多重化方式生成器１１０と、変調システム１２０と、センサアレイ１３０と、読出し装置１４０と、多重分離器１５０とを含む。

【0013】

センサアレイ１３０は、入射物理特性を電気信号に変換するようにそれぞれ動作可能な複数のセンサを含む。例示的なセンサには、（典型的には赤外）電磁放射を測定する熱電対列やボロメータが含まれるが、いかなるセンサを使用してもよい。これらの複数のセンサは行と列の形で物理的に配置することができるが、単一の行、または単一の列で構成してもよい。複数のセンサは、直列にもしくは並列に、または直列と並列の組合せにより電気的に接続することができる。任意の数のセンサを直列接続することができるが、実際的な検討がその数を限定し得る。例えば、各センサ素子は、センサの出力信号上に重畳される有限の「ジョンソン」雑音電圧を発生させる有限の直列等価抵抗に寄与し、そのため直列内のセンサの数が増えるにつれ、アレイ上の全体的な雑音は増加する。電気センサの全体的な抵抗は、センサアレイの電気的性能に悪影響を与えるほどに大きくなる場合がある。また、直列内のセンサの数が増えるにつれ、変調システム１２０を実装するスイッチによって生じる漏洩電流が蓄積することがある。一部の実施形態では、全抵抗および／または蓄積した漏洩電流を考慮することにより、直列接続するセンサの数を限定する。本明細書に記載する変調方法は、有限のアレイ読出し時間内に、各センサ信号の最大雑音の平均化(maximum noise averaging)を可能にすることにより、この雑音の影響を最小限に抑えることを目的とする。

【0014】

変調システム１２０は、センサアレイ１３０の個々のセンサのそれぞれによって生成される電気信号の極性を選択的に反転させるための手段を含む。例示的な変調システムは、それぞれのセンサの電気信号側に接続される２対の入力および出力スイッチに結合される変調クロックを含む。この変調システムは、開スイッチと閉スイッチとの組合せを変えることで所与のセンサの極性を反転させる。例示的な変調システムについて、図２に関して以下でより詳しく説明する。さらなる実施形態では、変調システムが、１つの行の中の全てのセンサ用の１つの変調クロックと、１つの列の中の全てのセンサ用の１つの変調クロックと、（図３内の３２０と３３１や、３３０と３２１など、例示的な対スイッチとして図示する）極性反転スイッチ構成を選択的に動作させ、そのセンサにおいて生成される電気信号の極性を反転させるための各センサにおけるＸＯＲゲートとを含む。ＸＯＲゲートは当技術分野でよく知られており、本明細書では排他的論理和を実行する電子論理ゲートを指すと理解することができる。例示的な変調システムについて、図３に関して以下でより詳しく説明する。

【0015】

図１を参照して、読出し装置１４０は、センサアレイ１３０からの電気信号をサンプリングする。例示的実施形態では、読出し装置１４０は、センサアレイ１３０の電圧を測定するように動作することができる。一部の実施形態では、読出し装置は、センサアレイ１３０内の結合センサ群からの電気信号の特性を同時に測定するように動作することができる。他の実施形態では、読出し装置１４０は、例えばセンサが電気的に直列配置されるときのセンサの電圧や、センサが電気的に並列配置されるときのセンサの電流など、センサアレイ１３０内の全センサの結合電気信号を測定する。

【0016】

多重化方式生成器１１０は、変調システム１２０を介し、所与の任意の時点において、センサアレイ１１０のどのセンサが極性反転の対象となるのかを管理する。本明細書で使用するとき、多重化方式は多重化パターンと同義であると理解することができる。例示的な多重化方式には、読出し装置１４０が取ったサンプルをその後多重分離して個々のセンサの電気信号をもたらすことができるように、複数のセンサのそれぞれの極性を時間変動させることが含まれる。この多重化方式は、取られるサンプルの数が、センサアレイ１３０内のセンサの数以上であることを必要とする。一部の実施形態では、サンプルの数がアレイ内のセンサの数を上回ってもよい。多重化方式は、手動で選択して多重化方式生成器１１０内に入力することができ、またはコンピュータが計算して多重化方式生成器１１０に伝達してもよい。例示的な多重化方式について、図４Ａ−図４Ｈおよび図５Ａ−図５Ｆに関して以下でより詳しく説明する。

【0017】

図１を参照して、多重分離器１５０は、多重化方式生成器１１０から多重化方式を、読出し装置１４０から結合電気信号の特性を受け取る。多重分離器１５０は、サンプルおよび多重化方式にアルゴリズムを適用して、個々のセンサのそれぞれの電気信号を求める。好ましい実施形態では、高速フーリエ変換や「分割統治」アルゴリズムなど、計算上効率的なアルゴリズムを使用する。ただし、１組の一次方程式を解くことができるどんなアルゴリズムも使用できることを当業者なら容易に理解するであろう。例示的な多重分離アルゴリズムについて、図６に関してより詳しく説明する。一部の実施形態では、多重分離器１５０を、例えばユーザインターフェイス（不図示）やコンピュータ可読媒体（不図示）に接続する。

【0018】

周波数多重化センサアレイ１００は、センサが電気的に直列接続されている場合、ダイナミックレンジの改善をもたらす。より多くのセンサを直列接続するにつれ、全抵抗が直線的に増加し、そのためこの全抵抗に関連する熱雑音が抵抗の平方根とともに増加する。電気的に直列接続されたＮ個のセンサでは、ダイナミックレンジは、Ｎ／√Ｎ、すなわち√Ｎに比例する、Ｖ_{ｓｉｇｎａｌ}／Ｖ_{ｎｏｉｓｅ}ずつ増加し、そのため直列内のセンサの数が増加するにつれ、ダイナミックレンジは√Ｎずつ増加する。したがって、センサアレイにより多くのセンサを追加すると、ダイナミックレンジの増加が実現される。

【0019】

図２は、本願による変調システム２００を示す。変調システム２００は、図１に関して上述した変調システム１２０に対応しうる。変調システム２００は、多重化システム生成器（不図示）に接続された通信線２１０および２１１、入力スイッチ２２０および２２１、ならびに出力スイッチ２３０および２３１を含む。複数のセンサ２４０および電気回路２５０は、図１に関して上述したセンサアレイ１３０に対応しうる。

【0020】

センサ２４０が生成する電気信号を選択的に反転させることができるように、入力スイッチと出力スイッチとを対にする。例えば、入力スイッチ２２０は出力スイッチ２３１と対にされ、入力スイッチ２２１は出力スイッチ２３０と対にされる。１対のスイッチが閉じているとき、他方の対は開いており、センサ２４０が生成した電気信号が電気回路２５０を流れることを可能にし、この電気回路２５０は閉スイッチを含め、開スイッチを除外しなければならない。開閉スイッチ構成を反転させると、電気信号電流が電気回路２５０を逆方向に流れる。このようにして開閉スイッチの対の構成を変えることにより、センサ２４０の電気信号の極性を反転させることができる。

【0021】

図２の実施形態は、ピクセル／センサのサイズを小さくしなければならない大面積アレイを要する応用例には、実用的でない場合がある。直列接続されるセンサの数が、１つの行または列の中のセンサの数を超える場合、複数の変調クロックを各ピクセルにルーティングする必要があり、それにより各センサのサイズが大きくなり分解能が下がる。この問題を解決するために、各センサにおいてＸＯＲゲートを追加することができる。図３に関して以下でより詳しく説明する本願のこの例示的実施形態は、各ピクセル／センサについて変調を発生させるために、１つの行変調クロックおよび１つの列変調クロックしか必要としない。この行変調クロックおよび列変調クロックはシングルエンド型とすることができるので、各ピクセルにルーティングする変調クロックの数は、ピクセル／センサを列方向または行方向に接続する場合よりも多くない。

【0022】

図３は、本願による変調システム３００を示す。変調システム３００は、図１に関して上述した変調システム１２０に対応しうる。変調システム３００は、多重化システム生成器（不図示）に接続された行通信線３１０および列通信線３１１、入力スイッチ３２０および３２１、出力スイッチ３３０および３３１、ＸＯＲゲート３６０、ならびにＮＯＴゲート３６１を含む。複数のセンサ３４０および電気回路３５０は、図１に関して上述したセンサアレイ１３０に対応しうる。

【0023】

変調システム２００と同様に、センサ３４０が生成する電気信号の極性を選択的に反転させることができるように、変調システム３００の入力スイッチと出力スイッチとを対にする。しかし変調システム３００では、各センサ３４０におけるＸＯＲゲート３６０およびＮＯＴゲート３６１が、各センサを多重化システム生成器に個々に接続する必要性をなくす。行通信線３１０および列通信線３１１は、センサのスイッチをそれぞれ制御する。行通信線３１０および列通信線３１１が同じ場合、ＸＯＲゲート３６０の出力は真であり、入力スイッチ３２０および対出力スイッチ３３１は閉じる。ＸＯＲゲート３６０の出力が真なので、ＮＯＴゲート３６１の入力は真であり、そのためＮＯＴゲート３６１の出力は偽であり、入力スイッチ３２１および対出力スイッチ３３０は開く。逆に、行通信線３１０と列通信線３１１とが反対の場合、入力スイッチ３２０および対出力スイッチ３３１は開き、入力スイッチ３２１および対出力スイッチ３３０は閉じる。このようにして、行通信線３１０の信号および列通信線３１１の信号を変えることにより、センサ３４０の電気信号の極性を反転させることができる。

【0024】

図３の例示的実施形態は、より大規模なセンサアレイの変調システムに対し、改善された空間的性能をもたらす。図２に関して上述した変調システム２００は、各センサ２４０が多重化システム生成器に個々に接続されることを必要とする。したがって、複数の接続線を各行（または列）内のセンサにルーティングしなければならず、このことは大規模なセンサアレイではかなりの空間量を必要とし、これによりセンサアレイの空間密度を低減する。この実施形態の利点を解説するために、各列内の全てのセンサが１つの電気回路内で接続される８列のセンサアレイを検討されたい。各行内の各センサは、独自の変調クロックおよびその変調クロックの逆を必要とする。したがって、各行は１６本の接続線を必要とする。３μｍ幅および３μｍ間隔の接続線では、図２のセンサアレイは、センサアレイの各行にルーティングされる接続線のために１６ｘ６＝９６μｍ必要である。しかし、図３のセンサアレイは、１行当たり６μｍの接続線しか必要としない。

【0025】

図４Ａ−図４Ｈは、２個のセンサおよび２つの変調を含むセンサアレイ用の例示的多重化方式を示す。各図面の１列目（４０１、４１１、４２１、４３１、４４１、４５１、４６１、および４７１）は、センサアレイ内のセンサ番号を明らかにする。図面の一番上に、変調番号（４０２、４１２、４２２、４３２、４４２、４５２、４６２、および４７２）を水平方向に表示する。極性行列（４０３、４１３、４２３、４３３、４４３、４５３、４６３、および４７３）は多重化方式を表し、行列の各位置における数字１の符号は、その変調における関連するセンサの極性を表す。例えば、図４Ａに示す多重化方式の第２の変調におけるセンサ２の極性だけが反転されており、そのため、変調２におけるセンサ２だけを多重化極性行列の中で「−１」によって表す。

【0026】

次に図４Ａに関して、本願の例示的実施形態について説明する。説明のため、図４Ａは、電気的に直列接続された２個の電圧発生センサのアレイに関する多重化方式を表すと仮定されたい。センサ１およびセンサ２が発生させる電圧をｘおよびｙとそれぞれ呼ぶ。変調１では、どちらの極性も反転されておらず、そのためセンサ１およびセンサ２の結合電圧、すなわち読出しはｘ＋ｙである。変調２では、センサ２の極性が反転されており、そのためセンサ１およびセンサ２の結合電圧はｘ−ｙである。次いで、変調１および変調２の結合電圧を加算し（センサ１）、または変調１の結合電圧から変調２の結合電圧を減算し（センサ２）、その結果を２で割ることでセンサのそれぞれの電圧を求めることができる。

【0027】

上記に記載した多重化方式および例示的な多重分離アルゴリズムも、一連の一次方程式として理解することができる。方程式１および方程式２は、変調１および２のそれぞれにおける結合電圧を表す。
方程式１：ｘ＋ｙ＝ｍｏｄ１
方程式２：ｘ−ｙ＝ｍｏｄ２

【0028】

上記で述べたように、センサのそれぞれの電圧は、変調１および変調２の結合電圧を加算し（センサ１−方程式３）、または変調１の結合電圧から変調２の結合電圧を減算し（センサ２−方程式４）、その結果を２で割ることで求めることができる。

【数1】

【0029】

図４Ａ−図４Ｄに示すように、多重化方式は、任意の変調における任意のセンサの極性を反転させ、同じセンサのまたは別のセンサの他の任意の極性を反転させないことによって得ることができる。図４Ｅ−図４Ｈに示すように、多重化方式は、１つの変調における１個のセンサを除き、両方のセンサの変調の極性を反転させることによっても得ることができる。これらの全ての変調方式の重要な側面は、ただ１つの変調について、センサの極性の１つだけ他の全てのセンサの極性と異なることである。図示するために、図４Ａ−図４Ｈ内のただ１つしかない極性を、関連する多重方式行列の陰影部によって区別する。これらの８つの行列は、２センサアレイ用の多重化方式に過ぎない。

【0030】

図５Ａ、５Ｂ、５Ｃおよび５Ｄは、本願による、４個、４個、８個、および１６個のセンサを含むセンサアレイ用の例示的多重化方式を示す。図４Ａ−図４Ｈと同様に、１列目（５０１、５１１、５２１、および５３１）はセンサを識別し、１行目（５０２、５１２、５２２、および５３２）は変調番号を識別し、極性行列（５０３、５１３、５２３、および５３３）は多重化方式を表し、各位置における数字１の符号は、その変調における関連するセンサの極性を表す。

【0031】

２^ｎ＋１センサのセンサアレイの多重化方式を生成するために、２個のセンサの平凡な事例を推定することができる。ただし図５Ａ−図５Ｄに示すように、ｎは任意の正の整数である。まず、あらゆる２^ｎ＋１ｘ２^ｎ＋１行列を２ｘ２行列として書くことができ、その行列内の各位置が２^ｎｘ２^ｎ行列に対応することを理解すべきである。本明細書では、第１の行列レベルは、２^ｎ＋１ｘ２^ｎ＋１行列内の、２^ｎｘ２^ｎ行列の４つの象限に対応する最も大きい２ｘ２行列を指すと理解することができる。第１レベル行列が図４Ａ−図４Ｈ内の行列の何れかの形を取る場合、この２ｘ２行列を解いて２つの２^ｎｘ２^ｎ行列をもたらすことができる。これらの２^ｎｘ２^ｎ行列はどちらも２ｘ２行列として書き換えることができ、その行列内の各位置は２^ｎ−１ｘ２^ｎ−１行列に対応し、第２レベルの２ｘ２行列は、図４Ａ−図４Ｈ内の行列の１つに相当する。このパターンは、どんな２^ｎ＋１センサアレイについても続けることができる。

【0032】

図５Ａに示すように、例えば４センサアレイでは、全てのレベルにおいて図４Ａの２ｘ２行列を用いて多重化方式を生成することができる。図５Ａ内に見られるように、図４Ａ内の第２の変調における第２のセンサの極性と同様に全行列が反転されている２，２の位置を除き、第１レベルの２ｘ２行列の全ての位置について図４Ａのセンサアレイが繰り返されている。

【0033】

図５Ｃに示すように、図５Ａの４センサ行列を図４Ａの２ｘ２の第１レベル行列に当てはめることにより、図４Ａの多重化方式を用いて８センサアレイ用の多重化方式を生成することができる。図５Ｃ内に見られるように、図４Ａ内の第２の変調における第２のセンサの極性のように全行列が反転されている２，２の位置を除き、第１レベルの２ｘ２行列の全ての位置について図５Ａのセンサアレイが繰り返されている。図５Ｄにあるように、この方法をさらに繰り返して１６センサアレイを生成することができる。本明細書に記載の行列は、次数２^ｎのアダマール行列に相当することを当業者なら理解することができる。ただしｎは任意の正の整数である。

【0034】

当業者は、図４Ａの行列を、多重化方式を生成するための基礎とする必要はなく、図４Ａ−図４Ｈの２ｘ２行列のどれを用いてもよいことを理解するであろう。さらに、各レベルにおける全ての２ｘ２行列が図４Ａ−図４Ｈ内の行列の１つに相当するという条件で、１つの多重化方式の中で、図４Ａ−図４Ｈの２ｘ２行列の任意の組合せを用いることができる。図５Ｂに実際に示すように、４センサアレイでは、例えば第１レベル行列に図４Ｂの２ｘ２行列を用いることができ、図４Ａの２ｘ２行列を用いて第２レベル行列を生成することができる。

【0035】

上記の方法で生成される多重化方式のいずれにおいても、本願から逸脱することなく変調を入れ替えることができることに留意されたい。例えば、図５Ｃの多重化方式を作成したら、変調５および変調６、すなわち列５および列６を交換し、多重分離して個々のセンサの電気信号を求めることができる別の多重化方式を作成することができる。

【0036】

次に、２^ｎセンサアレイ用の多重化方式を生成するための代替方法を示す。この代替方法は、センサ番号を２進コードに置き換えるステップと、２進列内の数字を用いて多重化方式を生成するステップとを含む。一実施形態では、従来の２進数字「０」および「１」を表すための略記として「Σ−Δコード」を使用するが、どんな等価の表現も使用することができる。２^ｎセンサアレイでは、ｎの２進ビットを要するΣ−Δコードでセンサ番号を書く。各次数について、変調シーケンスを生成する。ある次数におけるビットがΣに相当する場合、その次数のシーケンス内では全ての変調が正である。ビットがΔに相当する場合、そのシーケンスに関する変調は次数によって決まり、つまり、１次のΔは隣接する変調ごとに交互になる極性を示し、２次のΔは隣接する２つの変調群ごとに交互になる極性を示し、３次のΔは隣接する４つ（＝２^３−１）の変調群ごとに交互になる極性を示し、その後も同様である。次いで、対応するΣ−Δコード表現の各次数の変調シーケンスを掛けることにより、各センサの変調を生成する。

【0037】

次に、本願によるΣ−Δコードによって生成した例示的センサ変調を８センサアレイに関して説明し、それらのセンサは０、１、２、３、４、５、６、および７で番号付けられる。表１は、ΣΔΔ（＝２^０＋２^１＋２^１）によりΣ−Δコードで表す、センサ「３」の変調シーケンスの生成を示す。

【0038】

【表1】

【0039】

表２は、ΔΔΣ（＝２^１＋２^１＋２^０）によりΣ−Δコードで表す、センサ「６」の変調シーケンスの生成を示す。

【0040】

【表2】

【0041】

さらに、ｍ個のセンサを有するアレイ用の多重化方式を生成するために、本明細書に記載の例示的な２^ｎ＋１ｘ２^ｎ＋１行列を使用することもでき、ただし２^ｎ＜ｍ＜２^ｎ＋１が成立する。ｍセンサアレイ用の多重化方式を作成するには、２^ｎ＋１多重化方式のｍの変調しか使う必要がない。

【0042】

図５Ｅは、本願による、６個のセンサを含むセンサアレイ用の例示的多重化方式５４０を示す。上記のように、１列目５４１は各センサを識別し、１行目５４２は変調番号を識別し、極性行列５４３は多重化方式を表し、各位置における数字１の符号は、その変調における関連するセンサの極性を表す。２^２＜６＜２^３が成立するので、本願による任意の８センサ多重化方式を使用することができる。図５Ｃと図５Ｅを比較すると分かるように、図５Ｅの多重化方式は、図５Ｃの８センサ多重化方式から生成される。

【0043】

次に、２^ｎ列ｘ２^ｎ行のセンサアレイ用の多重化方式を生成するための方法について解説する。まず、２つの２^ｎｘ２^ｎ行列（列変調および行変調用にそれぞれ１つの行列）が選択される。これらの２^ｎｘ２^ｎ行列のそれぞれは、図４および図５に関して上述した方法を用いて生成される２^ｎ多重化方式と相関関係にある。次いで、センサアレイ全体用の多重化方式を生成するためにこれらの２つの行列がオーバレイされ、すなわち行変調行列が列変調行列の各位置に入れられ、列行列のエントリが「−１」の場合、行変調行列のエントリの符号が反転される。

【0044】

この方法を例示するために、図５Ｆは、本願による、４つの列および４つの行を含むセンサアレイ用の例示的多重化方式５５０である。１列目５５１はセンサを識別し、１行目５５２は変調番号を識別し、極性行列５５３は多重化方式を表し、各位置における数字１の符号は、その変調における関連するセンサの極性を表す。多重化方式５５０は、図３に関して上述した変調システム３００など、各センサにおいてＸＯＲゲートを組み込む変調システムによって実装することができる。

【0045】

多重化方式５５０は、行変調および列変調のそれぞれについて、図５Ａおよび図５Ｂに示した４ｘ４行列を使って生成された。ただし、４ｘ４行列のどんな組合せも使用することができる。図５Ｆに示すように、図５Ａの行変調行列は、図５Ｂの列変調行列内の正の極性（「１」）に対応する位置のそれぞれにおいて繰り返され、図５Ｂ内の負の極性（「−１」）に対応する全ての位置において符号反転される。図５Ｂを列変調行列として使用することを強調表示するために、図５Ｆ内では負の極性の行変調行列は陰影表示される。

【0046】

さらに、センサアレイは、２^ｎ列ｘ２^ｎ行のセンサアレイで構成される必要はない。２^ｎ−１＜ｍ＜２^ｎが成立するｍ列ｘｍ行のセンサアレイでは、図５Ｅに関して上述した方法と同様に、２つの２^ｎ行列をまず選択する。次いで、その結果生じる行列をオーバレイして、ｍ列ｘｍ行のセンサアレイ用の多重化方式を作成する。

【0047】

本明細書に記載の多重化方式は例示目的で示すに過ぎず、本発明の多重化方式は、各センサの電気信号をもたらすように、多重化した電気信号を多重分離できるようにする任意の形を取ることができることを理解すべきである。

【0048】

本願の多重分離器は、上述の一次方程式を解くアルゴリズムを実装することができる。例えば上記の多重化方式の１つの利点は、センサｉの信号であって、ｉは１からＮの間の任意の数（センサの数）である、センサｉの信号を計算できることであり、計算は、その信号の行の全ての値が正であるように行列をまず調節し、次いで調節した行列の全ての列を加算するものである。和は、合計でＮ掛けるセンサｉの電気信号になり、他の全てのセンサについてはゼロ、すなわち他のセンサの行の全ての値の和はゼロになる。したがって、センサｉは、結果として生じる結合信号をＮで割ることで求めることができる。このようにして、この多重分離アルゴリズムはＮ個のセンサのそれぞれについてＮ回の計算を要し、したがってこのアルゴリズムの計算次数（計算オーダー）はＯ（Ｎ^２）である。

【0049】

別の好ましい実施形態では、表１および表２に関して上述したのと同様のΣ−Δ２進コードを用いることにより、計算次数Ｏ（Ｎｌｏｇ_２Ｎ）の多重分離アルゴリズムを使用する。この計算の利点は、上記に記載したＯ（Ｎ^２）の実施形態における計算の多くが冗長であることに注目することによって達成される。この冗長性は除去することができ、その結果、各次数は前の次数の計算を利用して、ステップまたは次数で計算を実行することにより結果的に計算速度が改善される。この実施形態では、多重分離器は、表１および表２に関して上述したΣ−Δコード変調を事実上「元に戻して」いる。

【0050】

この実施形態では、ｍ次において２^ｍ個のΣ−Δ表現がある（すなわち１次＝｛ΣおよびΔ｝、２次＝｛ΣΣ、ΣΔ、ΔΣ、およびΔΔ｝等）。各Σ−Δ表現は、前の次数の各Σ−Δ表現の隣接成分を加算／減算することによって形成される２^ｎ−ｍ個の成分を含む（ただしＮ＝２^ｎである）。具体的には、Ｎの変調それぞれの隣接するサンプルの対を加算／減算することにより、２つの１次Σ−Δ表現（ΣおよびΔ）をまず求め、２つの１次Σ−Δ表現のそれぞれは２^ｎ−１個の成分を有する。次いで、各１次Σ−Δ表現（ΣおよびΔ）の隣接する成分の対を加算／減算することにより、４つ（＝２^２）の２次Σ−Δ表現（ΣΣ、ΣΔ、ΔΣ、およびΔΔ）を求め、４つの２次Σ−Δ表現のそれぞれは２^ｎ−２個の成分を有する。このプロセスをｎ次まで続ける。最後に、各センサの信号を求めるために、各ｎ次Σ−Δ表現の成分（２^ｎ−ｎ＝１成分）をＮで割る。

【0051】

このように、この多重分離アルゴリズムの計算次数はＯ（Ｎｌｏｇ_２Ｎ）である。このことは、まずｌｏｇ_２Ｎ（＝ｎ）次あることに注目することで理解することができる。また、各次数において２^ｍ個のΣ−Δ表現があり、各Σ−Δ表現は次数ｍにおいて２^ｎ−ｍ個の成分を含むので、各次数のΣ−Δ表現を生成するには合計Ｎ（＝２^ｍｘ２^ｎ−ｍ）回の計算が必要である。したがって、この実施形態の多重分離アルゴリズムの計算次数は、Ｏ（Ｎｌｏｇ_２Ｎ）である。

【0052】

この方法を例示するために、図６は、８センサアレイ用の例示的多重分離アルゴリズム６００である。多重分離アルゴリズム６００は、８つの変調６０１、変調ごとの多重化サンプル６０２、ならびに１次６０４、２次６０５、および３次６０６のそれぞれについてのΣ−Δコード表現６０３を含む。各センサの入力値６０７は、多重分離アルゴリズム６００の実行結果である。

【0053】

多重分離アルゴリズム６００内の各Σ−Δ表現は、前の次数のΣ−Δ表現のそれぞれの隣接する成分の対を加算し、または減算することによって計算される。例えば、２つの１次Σ−Δ表現６０４（ΣおよびΔ）は、多重化サンプルの対を減算／加算することによって計算される。次いで、４つの２次Σ−Δ表現６０５（ΣΣ、ΣΔ、ΔΣ、およびΔΔ）が、１次Σ−Δ表現（ΣおよびΔ）の隣接する成分の対を減算し、または加算することによって計算される。８つの３次Σ−Δ表現６０６が、２次Σ−Δ表現の隣接する成分の対を減算し、または加算することによって計算される。結果として生じる３次Σ−Δ表現のそれぞれは、各センサの入力値６０７を与えるために８（センサの数）で割らなければならない。

【0054】

当業者なら、上記の多重分離アルゴリズムが高速フーリエ変換および分割統治アルゴリズムに似ていることを容易に理解するであろう。しかし、本願がそうしたアルゴリズムに限定されると理解すべきではなく、本願の範囲から逸脱することなく、サンプルを多重分離するいかなる方法も使用することができる。

【0055】

図７は、本願による、多重化方式を実装するための例示的ロジック７００を示す。ロジック７００は、リップルカウンタ７０１、ならびに１６個の変調クロック時間変更フリップフロップ７１１、７１２、７２１、７２２、７３１、７３２、７３３、７３４、７４１、７４２、７４３、７４４、７４５、７４７、７４７、および７４８を含む。リップルカウンタ７０１も変調クロック時間変更フリップフロップも、図１に関して上述した多重化方式生成器１１０を含むことができる。

【0056】

変調クロック７１１は、論理ｈｉｇｈ（「１」）にハードコードされる。変調クロック２^{（ｎ−１）}＋１から２^ｎは、排他的ＮＯＲ構成内のリップルカウンタのｎ番目のビットでゲートされる、変調クロック１から２^{（ｎ−１）}を使って生成される。このようにして、リップルカウンタ内の各ビットは、図４Ａ−図４Ｈに関して上記に示したセンサ変調方式と同様の方法で２つの出力を変調することができる。したがって、２^ｎの変調クロックを伴う多重化方式では、ｎビットのリップルカウンタが必要とされる。図５Ａ−図５Ｆに関して上述したのと同様の方法で変調方式を生成するために、リップルカウンタ内の各ビットの変調は、リップルカウンタ内の前のビットの変調に基づく。ロジック７００に関して、リップルカウンタ７０１内の第１のビットを使用して変調クロック７１１および７１２を変調し、７１１および７１２の出力と排他的ＮＯＲされるリップルカウンタ７０１内の第２のビットが変調クロック７２１および７２２をそれぞれ生成し、７１１、７１２、７２１、および７２２の出力と排他的ＮＯＲされるリップルカウンタ７０１内の第３のビットが、変調クロック７３１、７３２、７３３、および７３４をそれぞれ生成し、７１１、７１２、７２１、７２２、７３１、７３２、７３３、および７３４の出力と排他的ＮＯＲされるリップルカウンタ７０１内の第４のビットが、変調クロック７４１、７４２、７４３、７４４、７４５、７４７、７４７、および７４８をそれぞれ生成する。このようにして、ｎビットのリップルカウンタは、２^ｎの変調クロックを生成する、すなわち２^ｎの変調クロックを用いて変調システムによって実装される多重化方式を生成することができる。

【0057】

ロジック７００は例として示したものであり、本発明の趣旨から逸脱することなく、任意の数の等価の構成を使用できることを当業者なら容易に理解するであろう。

【0058】

図８は、本願の例示的実施形態による、周波数多重化センサアレイ８００の回路を示す。周波数多重化センサアレイ８００は、多重化方式生成器８１０と、変調システム８２０と、センサアレイ８３０と、読出し装置８４０と、多重分離器８５０とを含む。周波数多重化センサアレイ８００は、図１に関して上述した周波数多重化センサアレイ１００を含むことができる。

【0059】

多重化方式生成器８１０は、図７に関して上述したロジック７００のリップルカウンタ７０１を含むことができる。変調システム８２０は、図１に関して上述した変調システム１２０を含むことができる。センサアレイ８３０は、３２ｘ３２のセンサアレイを含む。

【0060】

読出し装置８４０は、センサアレイ８３０内のセンサの多重化信号のデジタル読出しを行うために、いくつかのアナログ−デジタル変換器を含む。読出し装置８４０として、一次のシグマデルタアナログ−デジタル変換器を表示するが、任意の次数のシグマデルタアーキテクチャ、または他の任意のアナログ−デジタル変換器アーキテクチャが使用可能である。一部の実施形態では、シグマデルタアーキテクチャは、センサ上に統合することができ、オーバーサンプリングによって抽出可能な数ビットを与える、単純なアナログフロントエンドを提供することができる。これらの実施形態では、シグマデルタアーキテクチャは、センサからの弱い信号を抽出するのに必要なダイナミックレンジを提供する。アナログ−デジタル変換器の分解能は、応用例に応じて変わり得ることに留意されたい。したがって、読出し装置８４０内の８ビットアナログ−デジタル変換器は専ら例として示し、一部の応用例は、例えば２０−２４ビットが含まれる、より高いまたはより低い分解能を必要とする場合がある。読出し装置８４０は、図１に関して上述した読出し装置１３０を含むことができる。

【0061】

多重分離器８５０は、マイクロコントローラおよび関連メモリを含む。関連メモリは、ＦＩＦＯ（First-in First-out）メモリブロックを含むことができる。多重分離器８５０は、図１に関して上述した多重分離器１５０を含むことができる。ＦＩＦＯは、マイクロコントローラが処理する準備ができるまでデータを記憶し、それにより、マイクロコントローラおよび読出し装置が異なる速度で動作することを可能にする。マイクロコントローラは、変調方式に基づいてサンプル信号を復調するためのアルゴリズムを使用する。多重分離器８５０は、図６に関して上述した多重分離アルゴリズム６００を含むことができる。

【0062】

周波数多重化センサアレイ８００は例として示したものであり、本発明の限定的な実施形態として理解すべきではない。上記で論じたマイクロコントローラでは、任意のアルゴリズムを使用できることに留意すべきである。さらに、マイクロコントローラを使用しなくてもよく、例えば書替え可能ゲートアレイや、論理関数を実施するように動作可能な他のハードウェア装置など、サンプルを多重分離するための代替的手段が考えられる。

【0063】

図９は、本願の例示的実施形態による、電気的に接続された、センサアレイ内の複数のセンサのそれぞれの電気信号を求めるプロセス９００のブロック図である。プロセス９００は、任意の数の追加のまたは代わりのタスクを含んでもよいことを理解すべきである。図９に示すタスクは図示の順序で実行する必要はなく、プロセス９００は、本明細書では詳しくは説明しない追加機能を有する、より包括的な手順またはプロセスの中に組み込むことができる。プロセス９００は、図１−図８に示した実施形態を用いて実施することができ、説明のため、プロセス９００についての以下の説明は、図１−図８に関して上述した要素を参照する場合がある。

【0064】

図９に示すように、プロセス９００は、センサアレイ（例えば図１に関して記載したセンサアレイ１３０）の複数のセンサを多重化するステップ９０１であって、各センサの極性を選択的に反転させるステップを含む、複数のセンサを多重化するステップ９０１を含む。ステップ９０１は、各変調についてどのセンサの極性を反転させるかを決定するための多重化方式生成器を設けるステップも含むことができる。ステップ９０１は、多重化方式を実施するための変調システムを設けるステップも含むことができる。

【0065】

同じく図９に示すように、プロセス９００は、複数の多重化センサの複数のサンプルを（例えば図１に関して説明した読出し装置１４０を用いて）測定するステップ９０２を含む。本願の一実施形態によれば、多重化信号からセンサの電気信号のそれぞれを多重分離するには、サンプルの数が少なくともセンサアレイ内のセンサの数でなければならない。

【0066】

プロセス９００は、複数のサンプルを多重分離して各センサの電気信号を求めることができるように、複数のサンプルのそれぞれについて複数のセンサの極性を変えるステップ９０３も含む。一実施形態では、複数のセンサの極性を変えるステップ９０３が多重化方式（不図示）によって制御され、変調システム（不図示）によって実施される。最後にプロセス９００は、複数のサンプルを（例えば図１に関して説明した多重分離器１５０を用いて）多重分離するステップ９０４を含む。

【0067】

本発明を一部の実施形態に関連して説明してきたが、本発明を本明細書に記載した特定の形態に限定するつもりはない。むしろ本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定される。さらに、ある特徴を特定の実施形態に関連して説明しているように思われ得るが、説明した諸実施形態の様々な特徴は、本発明に従って組み合わせてもよいことを当業者なら理解するであろう。

【0068】

さらに、別々に記載したが、複数の手段、要素、またはプロセスのステップを、例えば単一のユニットまたはプロセッサによって実施することができる。加えて、個々の特徴が異なる請求項の中に含まれる場合があるが、それらの特徴はことによると有利に組み合わせることができ、異なる請求項の中に含まれることは、諸特徴の組合せが実現可能でないことおよび／または有利でないことを意味するものではない。また、ある特徴をクレームの１つのカテゴリ内に含めることは、このカテゴリに限定することを意味するものではなく、むしろその特徴は、必要に応じて他のクレームカテゴリに等しく適用可能であり得る。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図4F】

【図4G】

【図4H】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図5E】

【図5F】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】